[发明专利]钛合金型材电热拉弯过程的控制方法及拉弯成形装置

说明书

本发明公开了一种钛合金型材电热拉弯过程的控制方法及拉弯成形装置，控制包括：装夹钛合金型材并将铜板固定在钛合金型材的悬空段；加热钛合金型材；当加热钛合金型材到第一设定温度时，预拉伸并弯曲成形钛合金型材；当钛合金型材的弯曲成形结束时，增大加热电流，其中，钛合金型材的悬空段的温度低于钛合金型材的弯曲段的温度；当加热钛合金型材的弯曲段到第二设定温度时，补拉伸变形钛合金型材。该钛合金型材电热拉弯过程的控制方法目的是解决传统钛合金型材加热拉弯工艺效率低、成本高的问题。

技术领域

本发明属于金属成形技术领域，具体涉及一种钛合金型材电热拉弯过程的控制方法及拉弯成形装置。

背景技术

碳纤维增强复材机身结构在先进民用和军用飞机上的应用逐渐增多，钛合金材料由于具有与复合材料的电势相容性和耐冲击性，在先进飞机中应用越来越多。钛合金的锻造、机械加工和热处理质量控制困难及成本高昂，钛合金弯曲型材成为复材机身承力构件的主要结构，被用于机身承力框梁长桁、中央翼盒、主起落架齿轮机构支架、以及舱门框等，因而钛合金型材弯曲件的成形质量直接关系到飞机的装配精度和使用寿命，成为影响飞机研制及保证飞机整体服役性能的技术关键，也是影响飞机制造周期、成本和效益的主要因素之一。钛合金型材电热拉弯成形技术作为成形钛合金型材弯曲件的有效手段，成形过程中型材的温度分布状态是影响钛合金型材拉弯零件最终外形尺寸精度和残余应力的重要因素，因此，研究高效经济的钛合金型材电热拉弯过程的控制技术具有重要意义。

现有控制电热拉弯过程中钛合金型材温度均匀性的技术有以下几种：

（1）与型材并联的电热带加热模具的方法

这种方法是利用与型材并联的电热带加热模具，型材电热拉弯成形装置，由拉弯机、拉弯模具和温度感应器组成，首先，将拉弯模具加工成中空状，在其中放入与型材并联的电热带，然后将温度感应器连接到与型材接触的拉弯模具型面的内表面进行温度测量，在拉弯过程中，对型材和加热带同时通电，将拉弯模具与型材接触表面加热到预设温度，再进行拉弯。采用与型材并联的电热带加热模具，采用并联的形式同时实现将型材和模具加热到预设温度较难实现，且该拉弯模具中的中空状结构复杂，模具制备工艺难度高，加热后的中空状拉弯模具在拉弯成形过程可靠性不足。

（2）带有加热装置的保温箱加热模具的方法

这种方法是采用型材自阻加热和加热箱相结合的混合式型材电热拉弯方法。在拉弯模具中加入加热棒对模具进行加热，模具和型材被包在安装于拉弯机工作台上的加热箱中，在加热箱壁板上安装了加热电阻丝，辅助加热钛合金型材和拉弯模具，提高零件的加热效率和温度均匀性的。其具体过程是：型材通过侧开口置于加热箱内，两端放置于夹钳钳口内夹紧，调整夹钳位置使型材与拉弯模具顶点相切后，关闭加热箱前门，启动自阻加热系统和加热箱电源，对型材进行加热。采用温度传感器实时测量型材的温度，并根据温度反馈信号，采用PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)进行闭环PID（Proportional Integral Derivative比例积分微分）闭环控制，当型材的温度达到成形温度后，进行拉弯成形，该成形装置具有温度易于控制的特点，已被应用于钛合金的拉伸蠕变成形。采用带保温箱的形式加热拉弯模具，是用加热棒对拉弯模具整体进行加热，升温时间较长，效率低，能耗高。此外，当弯曲零件的尺寸变化时，模具和保温箱都需要重新加工，成本过高。

有鉴于此，本领域技术人员亟待提供一种钛合金型材电热拉弯过程的控制方法及拉弯成形装置用于解决传统钛合金型材加热拉弯工艺效率低、成本高的问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是传统钛合金型材加热拉弯工艺效率低、成本高。

（二）技术方案

本发明的第一方面提供了一种钛合金型材电热拉弯过程的控制方法，包括以下步骤：